本文關(guān)鍵詞：中壓大功率電池測(cè)試設(shè)備的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池因其能量密度高、重量輕、無污染、環(huán)保、充放電電壓穩(wěn)定及便于控制越來越被廣泛使用。隨著鋰離子電池在大容量儲(chǔ)能電站、城市軌道列車以及混合動(dòng)力動(dòng)車組等大功率場(chǎng)合的應(yīng)用,電池電壓等級(jí)不斷提高,目前已達(dá)1500V等級(jí)。為了保證鋰離子電池的可靠工作,需要定期對(duì)電池進(jìn)行充放電保養(yǎng)、測(cè)試與維護(hù),然而目前市場(chǎng)上的電池測(cè)試設(shè)備輸出電壓多為1000V以內(nèi),不能滿足中高壓場(chǎng)合的鋰電池測(cè)試應(yīng)用需求。本文以此為背景開展了研究工作,研制了一臺(tái)額定功率300kW、額定輸出電壓1500V的電池測(cè)試設(shè)備樣機(jī)。該中壓大功率鋰電池測(cè)試設(shè)備采用三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),前級(jí)為NPC三電平PWM整流器,后級(jí)為三電平非共地的雙向DC-DC變換器。研究和開發(fā)工作圍繞硬件參數(shù)設(shè)計(jì)、控制策略和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)調(diào)試展開。在硬件設(shè)計(jì)方面,分析了前后級(jí)主電路的工作原理,通過仿真和計(jì)算設(shè)計(jì)了主電路參數(shù),對(duì)設(shè)備主電路主要器件進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)控制策略方面,研究分析了網(wǎng)側(cè)SVPWM調(diào)制方法,網(wǎng)側(cè)NPC電路的電網(wǎng)電壓定向控制策略和電壓電流雙閉環(huán)控制策略以及電池側(cè)雙向DC-DC變換器的雙閉環(huán)和單電流環(huán)控制策略,在MATLAB中搭建了雙級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的仿真模型,驗(yàn)證了電池測(cè)試設(shè)備的恒壓、恒流充放電測(cè)試功能,證明了相關(guān)控制策略的可行性。針對(duì)三電平電路中點(diǎn)電位不平衡問題,分析了雙級(jí)聯(lián)拓?fù)湓斐芍悬c(diǎn)電位不平衡的原因,采用了對(duì)前后級(jí)電路分別進(jìn)行中點(diǎn)電位控制的方法,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)前后級(jí)電路分別控制的可行性。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電池測(cè)試設(shè)備的控制,設(shè)計(jì)的電池測(cè)試設(shè)備控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、觸摸屏、下位機(jī)三部分,重點(diǎn)開發(fā)了觸摸屏和下位機(jī)控制程序,對(duì)各部分的功能進(jìn)行了分析說明。最后對(duì)設(shè)計(jì)的300kW電池測(cè)試設(shè)備樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試,包括充放電實(shí)驗(yàn)和功率實(shí)驗(yàn)等,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)波形和測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的分析,驗(yàn)證了控制策略和調(diào)制算法的可行性,證明了所設(shè)計(jì)的電池測(cè)試設(shè)備已基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：中壓電池測(cè)試設(shè)備 三電平NPC 三電平DC-DC 中點(diǎn)平衡 觸摸屏 下位機(jī)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 課題研究背景和意義11-13
• 1.2 電池測(cè)試設(shè)備的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 鋰電池充放電測(cè)試方法17-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-23
• 2 中壓電池測(cè)試設(shè)備主電路工作原理及參數(shù)設(shè)計(jì)23-39
• 2.1 網(wǎng)側(cè)整流器主電路工作原理及主要參數(shù)設(shè)計(jì)23-31
• 2.1.1 NPC三電平變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理分析23-25
• 2.1.2 NPC三電平變流器的數(shù)學(xué)模型25-28
• 2.1.3 NPC三電平變流器的參數(shù)設(shè)計(jì)28-31
• 2.2 電池側(cè)DC-DC變換器主電路工作原理及主要參數(shù)設(shè)計(jì)31-39
• 2.2.1 三電平雙向DC-DC變換器的拓?fù)浞治?/span>32-33
• 2.2.2 三電平雙向DC-DC變換器的工作原理33-36
• 2.2.3 三電平雙向DC-DC變換器主電路參數(shù)設(shè)計(jì)36-39
• 3 中壓電池測(cè)試設(shè)備控制策略研究39-63
• 3.1 前級(jí)網(wǎng)側(cè)三電平變流器的控制策略39-47
• 3.1.1 三電平空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)策略39-43
• 3.1.2 基于電網(wǎng)電壓定向的PI矢量控制策略43-45
• 3.1.3 網(wǎng)側(cè)NPC三電平變流器控制系統(tǒng)仿真分析45-47
• 3.2 電池側(cè)三電平雙向直流變換器的控制策略47-48
• 3.3 系統(tǒng)仿真分析48-55
• 3.4 雙級(jí)聯(lián)拓?fù)渲悬c(diǎn)電位平衡問題的研究55-63
• 3.4.1 中點(diǎn)電位不平衡的原因56-57
• 3.4.2 中點(diǎn)電位平衡控制策略57-63
• 4 中壓電池測(cè)試設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-83
• 4.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)64-67
• 4.2 觸摸屏現(xiàn)場(chǎng)通訊軟件設(shè)計(jì)67-72
• 4.3 下位機(jī)設(shè)計(jì)72-83
• 4.3.1 下位機(jī)控制電路設(shè)計(jì)73-75
• 4.3.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)75-83
• 5 中壓電池測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)83-95
• 5.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡介83-84
• 5.2 中壓電池測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)84-95
• 5.2.1 IGBT驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)84-85
• 5.2.2 系統(tǒng)啟停機(jī)實(shí)驗(yàn)85-87
• 5.2.3 電網(wǎng)電壓定向控制87-88
• 5.2.4 輕載充放電實(shí)驗(yàn)88-91
• 5.2.5 中點(diǎn)平衡控制算法驗(yàn)證91-95
• 6 總結(jié)和展望95-99
• 6.1 結(jié)論95-97
• 6.2 展望97-99
• 參考文獻(xiàn)99-103
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果103-107
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集107

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  本文關(guān)鍵詞：中壓大功率電池測(cè)試設(shè)備的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：452154